A laboratóriumi reométer kulcsfontosságú eszköz az anyagtudomány területén, különös tekintettel az anyagok áramlási és deformációs tulajdonságainak tanulmányozására. A komplex viszkozitás az egyik legfontosabb paraméter, amelyet laboratóriumi reométerrel lehet mérni, értékes betekintést nyújtva az anyag viszkoelasztikus viselkedéséhez. Mint vezető szállítóLaboratóriumi, Jól ismerjük, hogy ezek a műszerek miként mérik a komplex viszkozitást.
A komplex viszkozitás megértése
Mielőtt belemerülne, hogy a laboratóriumi reométer miként méri a komplex viszkozitást, elengedhetetlen megérteni, hogy mi a komplex viszkozitás. Viscoelasztikus anyagban, amely mind viszkózus, mind rugalmas tulajdonságokat mutat, a komplex viszkozitás (η*) az áramlás teljes ellenállásának mértéke, amikor az anyagot oszcillációs nyírónak vetik alá. Ez egy komplex mennyiség, amely valódi részből (a tárolási viszkozitás, η ') és egy képzeletbeli részből (a veszteség viszkozitása, η' '). A tárolási viszkozitás az anyag rugalmas válaszához kapcsolódik, míg a veszteség viszkozitása az energia viszkózus eloszlásához kapcsolódik.
A laboratóriumi reométer működési elve
A laboratóriumi reométer általában forgási vagy oszcillációs nyírási módok alapján működik. A komplex viszkozitás mérésével összefüggésben az oszcillációs nyírási mód a legfontosabb. Ebben a módban a reométer szinuszos nyírófeszültséget (γ) vagy nyírófeszültséget (τ) alkalmaz a mintához.
Tegyük fel, hogy a mintára szinuszos nyírási törzset alkalmaznak:
C (t) = γ₀sin (ωt)
Ahol γ₀ a nyírófeszültség amplitúdója, ω a szögfrekvencia, és t az idő.
A viszkoelasztikus anyag nyírófeszültség -reakciója szintén szinuszos, de az alkalmazott törzsnél nem lehet fázisban:
T (t) = t₀sin (ωt + d)
ahol τ₀ a nyírófeszültség amplitúdója, és δ a stressz és a feszültség fázisszöge.
A komplex viszkozitás mérése
A η* komplex viszkozitást úgy definiálják, mint a nyírófeszültség amplitúdójának és a nyírófeszültség amplitúdójának arányát:
H* = t₀/c₀
Kifejezhető a η 'és a veszteség viszkozitásának η' 'tárolási viszkozitása szempontjából is:
H* = H ' + ih' '
Ahol h '= (t₀/c) cosd és h' '= (t₀/c) sind
Ezen paraméterek mérésére a reométer először az γ₀ alkalmazott nyírófeszültség és a kapott τ₀ nyírófeszültség amplitúdóját méri. A stressz és a feszültség közötti δ fázisszöget szintén megmérjük.
Egy jól megtervezett laboratóriumi reométerben precíziós motort használnak a szinuszos nyírófeszültség alkalmazásához. A mintát két lemez vagy egy kúp - és - lemez geometria közé helyezzük. Az egyik lemez rögzítve van, míg a másikot a motor hajtja az oszcillációs mozgás létrehozásához.
A reométer érzékelőkkel van felszerelve a nyírófeszültség és a feszültség pontos mérésére. Például egy nyomaték -érzékelő méri a nyírófeszültséget, míg a kódoló a nyírófeszültség kiszámításához használja a szögeltolódást.
Miután megmérik a γ₀, τ₀ és δ értékeit, a η 'tárolási viszkozitás és a η' 'veszteség viszkozitása a fentiek szerint kiszámítható. A komplex viszkozitás η* ezután nagyságrendben - fázis formájában (| η* | = √ (η'² + η''²) és δ fázisszögben), vagy komplex formában (η ' + iη' ') határozható meg.
A mérést befolyásoló tényezők
Számos tényező befolyásolhatja a komplex viszkozitás mérésének pontosságát egy laboratóriumi reométer segítségével.
Minta előkészítés: A mintát megfelelően kell felkészíteni, hogy biztosítsák az anyag egyenletes eloszlását a mérő geometriák között. A mintában lévő légbuborékok vagy inhomogenitások pontatlan mérésekhez vezethetnek. Például polimerek esetén a mintát a tesztelés előtt meg kell olvadni és gáztalanítani.
Hőmérséklet: A hőmérséklet jelentős hatással van az anyagok viszkoelasztikus tulajdonságaira. A legtöbb laboratóriumi reométer hőmérséklet -szabályozó rendszerekkel van felszerelve, hogy a mérés során állandó hőmérsékletet tartsanak fenn. A hőmérsékletváltozás az anyag molekuláris mobilitásának megváltozását okozhatja, ami viszont befolyásolja a komplex viszkozitást. Például, ahogy a hőmérséklet növekszik, a polimer komplex viszkozitása általában csökken.
Frekvencia: Az oszcillációs nyíró szögfrekvenciája szintén befolyásolja a komplex viszkozitást. Alacsony frekvenciákon az anyag inkább viszkózus folyadékként viselkedhet, és a veszteség viszkozitása dominálhat. Magas frekvenciákon a rugalmas válasz egyre inkább kiemelkedővé válik, és a tárolási viszkozitás növekedhet. Ezért fontos a komplex viszkozitás mérése számos frekvenciatartományon, hogy teljes mértékben megértsük az anyag viszkoelasztikus viselkedését.
A komplex viszkozitás mérésének alkalmazása
A komplex viszkozitás mérése laboratóriumi reométerrel számos alkalmazást tartalmaz a különféle iparágakban.
Polimeripar: A polimer iparban a komplex viszkozitási méréseket használják a polimerek molekuláris szerkezetének és feldolgozási viselkedésének jellemzésére. Például a komplex viszkozitás információkat szolgáltathat az elágazás, a molekulatömeg eloszlásának és a polimerek összekapcsolásának mértékéről. Ez az információ elengedhetetlen a feldolgozási feltételek, például az extrudálás és a fröccsöntés optimalizálásához.
Élelmiszeripar: Az élelmiszeriparban a komplex viszkozitási mérések felhasználhatók az élelmiszeripari termékek, például szószok, krémek és tészták reológiai tulajdonságainak tanulmányozására. A komplex viszkozitás megértése elősegíti az élelmiszer -termékek textúrájának, stabilitásának és szenzoros tulajdonságainak szabályozását.
Kozmetikai ipar: A kozmetikai termékek, például a krémek és a krémek, szintén speciális reológiai követelményekkel rendelkeznek. A komplex viszkozitás mérése lehetővé teszi a gyártók számára, hogy biztosítsák termékeik megfelelő terjedhetőségét, stabilitását és szenzoros érzését.
Kiegészítő eszközök a laboratóriumban
Mint beszállítóLaboratóriumi, más kapcsolódó eszközöket is kínálunk, amelyek kiegészíthetik a komplex viszkozitás mérését. Például aLaboratóriumi szakító tesztelőgépfelhasználható az anyagok szakítószilárdságának és megnyúlási tulajdonságainak mérésére. Ez az információ felhasználható a komplex viszkozitási adatokkal együtt, hogy teljes mértékben megértse az anyagok mechanikai viselkedését.
Egy másik hasznos eszköz aLaboratóriumi kagylógép- Ezt a gépet a gumi vegyületek keverésére és dagasztására használják. A megfelelő keverés elengedhetetlen a pontos reológiai mérések eléréséhez, mivel ez biztosítja a homogén mintát.
Következtetés
A komplex viszkozitás mérése egy laboratóriumi reométer segítségével hatékony eszköz az anyagok viszkoelasztikus viselkedésének megértéséhez. Az oszcillációs nyírások alkalmazásával és a kapott stresszválasz mérésével a reométer pontosan meghatározhatja a minta komplex viszkozitását, tárolási viszkozitását és veszteség viszkozitását. Fontos azonban figyelembe venni a pontos mérések biztosítása érdekében olyan tényezőket, mint a minta előkészítése, a hőmérséklet és a frekvencia.
Ha érdekli egy laboratóriumi reométer vagy más kapcsolódó laboratóriumi berendezés megvásárlása a kutatáshoz vagy az ipari alkalmazásokhoz, felkérjük Önt, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot további információkért és megvitassák az Ön konkrét követelményeit. Szakértői csapatunk készen áll arra, hogy segítsen Önnek az Ön igényeinek legmegfelelőbb megoldásainak megtalálásában.
Referenciák
- Ferry, JD (1980). A polimerek viszkoelasztikus tulajdonságai. John Wiley & Sons.
- Macosko, CW (1994). Reológia: alapelvek, mérések és alkalmazások. VCH kiadók.
- Mezger, TG (2014). A reológiai kézikönyv: A forgó és oszcillációs reométerek felhasználói számára. Vincentz Network.
